江湖水生植物水质修复结构设计

9.3 江湖水生植物水质修复结构设计

9.3.1可移动式漂浮喷泉曝气技术

太阳辐射和热量传输不平衡将导致季节性水体分层，水体的季节性分层,直接导致水体垂直剖面上不同水团的物理、化学特性的差异,上层水体混合强烈及水生植物的光合作用使得水体中溶解氧含量较高在下层水体中,缺乏复氧机制补偿溶解氧,导致水体溶解氧匾乏。

因此不能像普通的景观喷泉一样（如图9-2）,直接吸取表层的水进行喷射,而要吸取溶解氧缺乏的底层水,将底层水通过喷泉喷射到空中进行复氧,使表层和底层的水进行循环,从而达到对水体进行充氧,改善水质的目的。曝气增加水体溶解氧的途径是将底层缺氧水体提升到表面,向四周扩散并与表层水体混合,通过河流拦蓄形成的水面与大气接触,进行自然复氧。复氧后的水体向下层迁移,增加下层水体的溶解氧。从拦蓄河段泥沙淤积分析可以看出,泥沙的淤积不会很严重,因此采用深层吸水的方式不会因为泥沙过多而造成喷泉吸水口的经常堵塞。

图9-2 水体分层和普通喷泉喷水示意图

（1）浮箱式喷泉

浮箱式喷泉（如图9-3）的特点是整座水景喷泉的管道系统全部安装在浮箱上,

图9-3浮箱式喷泉曝气原理示意图

所以喷泉设备的运行不受季节性水位高低的影响；所占面积较小,施工简便而且过水断面减小,符合河道的防洪要求可移动性强,每当汛期或开闸泄水时,可将喷泉系统移到岸边固定或移出水面,这样可保证河道行洪顺畅；漂浮式喷泉制作、安装工艺技术性强,但维护方便,易于保养。

（2）浮板式喷泉

浮板式喷泉是采用聚丙烯泡沫塑料板等漂浮性能较强的材料作为漂浮载体,将喷头、灯泡等直接安装在载体上。吸水口和潜水泵安装在水下,直接吸取底层水进行喷射。浮板式喷泉上可直接用缆绳牵引移动,这样可以很方便将其从一个地方移动到另外一个地方,可以在不同的水面位置摆放,这样就可以节省喷泉的数量,从而节约投资。如图9-4所示。

9-4 浮板式喷泉曝气原理示意图

浮板式喷泉具有结构简单,移动性能强,造价低廉等优点,但是由于受到体积、重量的,喷泉的作用范围较小。

拟在河道中布置若干组浮箱式喷泉,为防止风浪的冲击,可采用钢管桩的方式对浮箱进行固定,并且可根据水位的高低调节固定的位置,采用钢管施工简便而且过水断面减小,符合河道的防洪要求。水泵、射灯、稳流器和喷头等其它配件都设置在浮箱中。由于景观区平均水深在左右,且泥沙淤积不超过9cm,因此吸水口可设置在水下1.6-1.8m,这样可最大限度的将底层水体带到表层进行复氧。另外,要在吸水口和水泵进口处设置过滤器以保证管道的通畅。

每当汛期来临或者开闸泄水时,将浮箱与钢管桩脱离,再通过船只将浮箱拉到岸边或者提出水面。这样就不会影响河道的行洪通畅，也保证了喷泉装置不会被洪水冲走。

9.3.2 湿地河道型结构

所谓的人工湿地，就是指由人工参与建设、并由人为操作与控制的湿地，有别于在自然界中经过长时间天然形成完整生态系统的自然湿地。从广义上来说，只要不是天然形成的湿地都属于人工湿地。按照人工湿地的不同用途及特点可以将人工湿地分为农用湿地、水产养殖湿地、水库湿地、城市和工业湿地以及修复的自然湿地。其中修复的自然湿地，因人为因素的作用而有别于自然湿地成为人工湿地范畴，主要是在已消亡的原有自然湿地及其临近地点，或者在具备一定自然湿地条件的区域，进行湿地建设，对生态系统进行保护和修复。显然，河道湿地因需要人为采用补水措施，当属这一类。

湿地是一个运动着而非静止的生态系统，这个系统中包括了水文、生物地球学、生态系统动态及物种适应等一系列复杂的物理、化学、生物过程。要建立一个具有自我组织、自我维持以及自我设计能力的人工湿地生态系统，就必须要尊重湿地的生态过程。人工湿地在其形态上应尽量模拟自然状态，以适应湿地生物系统的形态和生物分布格局。以整体的和谐为宗旨，综合考虑多个因素，包括设计的形式与内部结构之间的和谐，以及它们与环境功能之间的和谐，才能实现生态的设计。

（l）平面形态设计

自然的湿地有凹岸、凸岸、曲流、河心岛，有浅滩、沙洲与深潭的交替，它们既为各种生物创造了适宜的生境，又可减低水流速度、蓄洪涵水、削弱洪水的破坏力。河道人工湿地的平面形态设计，也应当尽可能地保持自然的形态。

（2）剖断面形态设计

剖断面的形态设计对于湿地的生态多样性至关重要，应根据需要设计一定量的异质空间，设计一个能够常年保证有水的水道及可以应付不同水位、水量的人工湿地以对应丰水

期和枯水期的不同水量。特别是河道河口区，既面临汛期洪水倒灌的风险，又要面临枯水期上游来水断流的风险。因此，合理的剖断面设计至关重要。

在进行湿地设计时要非常注重对其剖断面的形态规划，尽量模拟自然湿地系统多样化的剖断面形态。一般来说，在设计中要注意形成交替的浅滩和深潭，即湿地底部的标高要有变化；尽可能不设或少设挡水的建筑或构筑物，以确保水流的连续性：水域到陆地间要确保有个过渡带，使不同水位的湿地都能接触到自然生态的边岸。

（3）植物配置设计

植物是生态系统的基本成分之一，也是景观视觉的重要因素之一，植物的配置设计是人工湿地景观设计的重要一环。多种类植物的搭配，既要满足生态要求，做到对水体污染物处理的功能能够互相补充，同时又要注意主次分明，高低错落，形态、叶色、花色等搭配协调，以取得优美的景观构图。因此人工湿地生态景观设计在植物的配置方面，一是考虑植物种类的多样性搭配，二是考虑湿生植物的生态效益，以满足生态与美学两方面的要求。

水生植物的类型和品种非常多，由于各种水生植物原产地的生态环境不同，对水位的要求也有很大差异。根据它们的生态习性、适生环境和生长方式，可以把水生植物分为挺水植物、浮叶植物、沉水植物及岸边耐湿植物四类。其中挺水植物指茎叶挺出水面的水生植物，常见的有荷花、菖蒲等；浮叶植物指叶浮于水面的水生植物，常见的有睡莲、王莲、风眼莲、红菱、金银莲花等；而沉水植物是整个植株全部没入水中，或仅有少许叶尖或花露出水面的，如金鱼藻、赫顿草、水马齿、青荷根、香蕉草等；岸边植物是指生长于岸边潮湿环境中的植物，有的甚至根系长期浸泡在水中也能生长，如垂柳、枫杨、水松、红树、水杉、萱草等。

植物的配置设计，从层次上考虑，是把灌木与草本植物、挺水、浮水和沉水植物等各种层次上的植物进行美学上的搭配设计：从功能上考虑，可采用发达茎叶类植物以有利于阻挡水流，沉降泥沙，发达根系类植物以利于吸收等的搭配。这样，既能保持湿地系统的生态完整性，带来良好的生态效果；在进行精心的配置后，或摇曳生姿，或婀娜多态的多层次水生植物还能给整个湿地的景观创造一种自然的美。

（4）水岸空间设计

人工湿地是一个运动着的生态系统，复杂而多样化的生境是这个系统维持其平衡的必要条件。在这些多样化的生境中，异质空间是最为敏感而复杂的，其中岸边环境是湿地系统与其他环境的过渡，水岸边线就是一种非常重要的异质空间。因此，水岸空间环境的设计与处理，是人工湿地景观设计需要精心考虑的另一个方面。在进行人工湿地景观设计时必须考虑多个因素，尤其是要注意以下的几个方面：①首先要满足预防与缓解洪水的要求，既能滞洪也能排洪；②采取蜿蜒曲折的指状交合式曲线，以提高湿地边界的边缘效益；③在建造材料的选择上以自然原生、能创造多孔隙空间的材料为主； ④在满足周边群众休闲娱乐的前提下，尽可能减少人的活动对湿地生态与景观带来的破坏。

河岸下游湿地以泥质岸线为主时，可采取自然式缓坡护岸。具体来说，就是在坡面较缓、空间足够大的情况下，自然式缓坡护岸是理想的选择。这种方法是以岸边的湿地基质土壤与原有的平缓坡地上的表土自然相接，现场表层土中富含植物种子、小虫和细菌等，也可根据设计意图，在土壤中加入引进的其它种子，使当地的生态系统迅速得到恢复，并形成陆生到水生的自然过渡。

总之，利用多自然化的手段对湿地的岸边环境进行生态的设计，就是要建立一个水与岸自然过渡的区域，使水面与岸呈现一种生态的交接，既能加强湿地的自然调节功能，又

能为鸟类、两栖爬行类动物提供生活的环境，还能充分利用湿地与植物的渗透及过滤作用，从而带来良好的生态效应。并且从视觉效果上来说，这种过渡区域能带来一种丰富、自然、和谐又富有生机的景观。